(57)【要約】【課題】画素の大きさを変化させた場合であっても、表示品質の低下を低減することができる液晶表示装置を得ることを目的とする。【解決手段】本発明の液晶表示装置１０は、画素面積が異なる複数の画素と、各画素において液晶の容量成分と並列接続された蓄積容量と、を備え、第１の画素５ａにおける画素面積をＳ１、蓄積容量をＣｓｔ１、第２の画素５ｂにおける画素面積をＳ２、蓄積容量をＣｓｔ２、Ｓ１＞Ｓ２としたとき、（Ｃｓｔ１÷Ｓ１）÷（Ｃｓｔ２÷Ｓ２）≧１の関係を満たす。【選択図】図４
2010039242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素面積が異なる複数の画素と、
各画素において液晶の容量成分と並列接続された蓄積容量と、を備え、
第１の画素における画素面積をＳ１、蓄積容量をＣｓｔ１、
第２の画素における画素面積をＳ２、蓄積容量をＣｓｔ２、Ｓ１＞Ｓ２としたとき、
（Ｃｓｔ１÷Ｓ１）÷（Ｃｓｔ２÷Ｓ２）≧１の関係を満たす、液晶表示装置。
【請求項２】
基板上にマトリクス状に配置され画素を区画する複数の信号線および走査線と、
前記各信号線および走査線の交点近傍に配置されたトランジスタと、をさらに備え、
前記第２の画素における前記トランジスタは、前記第１の画素における前記トランジスタよりも充電能力が小さい、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１の画素におけるトランジスタのチャネル幅をＷ１、前記第２の画素におけるトランジスタのチャネル幅をＷ２としたとき、
（Ｗ１÷Ｓ１）÷（Ｗ２÷Ｓ２）≧１の関係を満たす、請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１の画素におけるトランジスタのチャネル長をＬ１、前記第２の画素におけるトランジスタのチャネル長をＬ２としたとき、
Ｌ１≒Ｌ２の関係を満たす、請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
基板上にマトリクス状に配置され画素を区画する複数の信号線および走査線と、
前記各信号線および走査線の交点近傍に配置されたトランジスタと、
画素面積が異なる複数の画素と、を備え、
第１の画素における画素面積をＳ１、第２の画素における画素面積をＳ２、Ｓ１＞Ｓ２としたとき、
前記第２の画素における前記トランジスタは、前記第１の画素における前記トランジスタよりも充電能力が小さい、液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１の画素におけるトランジスタのチャネル幅をＷ１、前記第２の画素におけるトランジスタのチャネル幅をＷ２としたとき、
（Ｗ１÷Ｓ１）÷（Ｗ２÷Ｓ２）≧１の関係を満たす、請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第１の画素におけるトランジスタのチャネル長をＬ１、前記第２の画素におけるトランジスタのチャネル長をＬ２としたとき、
Ｌ１≒Ｌ２の関係を満たす、請求項６に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に面積の異なる複数の画素を有する液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型、軽量の表示装置として広く利用されている。中でも、各画素にＴＦＴ（Thin Film Transistor）を取り付けたＴＦＴ液晶表示装置は、画質の良さなどから広く利用されている。このＴＦＴ液晶表示装置は、パソコン用ディスプレイを始め、液晶テレビ、携帯電話など広い用度で使用されている。また、最近では価格が低下してきたことで、デジタルフォトフレーム（以下、ＤＰＦと記載）など新しい用途も増えてきている。ＤＰＦでは、従来の用途と異なり、例えば写真の中の中央部を故意に拡大し、一般の製品と異なる表示を楽しむことが考えられる。これらの特殊用途に使用するために、画素の大きさを任意に変化させた個性的な液晶表示装置が必要になってくる。下記特許文献には、液晶表示装置の一部の画素の大きさを変化させる技術が開示されている。
【０００３】
特許文献１には、液晶の視野角依存性を改善するために、周縁部から中央部になるにつれて画素を小さくし、片側の基板を凸レンズにする液晶表示装置が開示されている。また、特許文献２には、画面中央部の画素を他の部分より大きくしたり小さくしたりすることで、デフォルメ機能を持たせる液晶表示装置が開示されている。また、特許文献３には、視認性の強い中央部の画素のみ小さくして、視認性の弱い周辺部の画素を大きくすることで歩留まりを改善する液晶表示装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】実開昭６４−１０７２３号公報
【特許文献２】特開２０００−５６２８７号公報
【特許文献３】特開平６−００３６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の画素の大きさを変化させた液晶表示装置は、画素の面積が大きくなるのにほぼ比例してその画素の液晶容量が大きくなり、これに起因して表示品質が低下するという共通の問題があった。
【０００６】
画素電極の面積をＳ、対向電極と画素電極との間の間隔をＤとすると、液晶容量Ｃは、Ｃ＝ε0・ε・Ｓ／Ｄで表される（ε0は真空中の誘電率、εは電極間絶縁物（液晶）の比誘電率）。上記式から明らかなように、電極間の間隔Ｄおよび比誘電率εが変化することによって液晶容量Ｃが変化することがわかる。
【０００７】
ここで、液晶パネルのセルギャップは、光の干渉ムラなどの観点から均一にする必要がある。また、パネル内の液晶の比誘電率は一定である。このため、面積の大きい画素の液晶容量は、ほぼ面積に比例して大きくなる。これに伴い、面積の大きい画素ほど充電マージン（充電能力）が小さくなり、充電不足によるコントラストの低下等が起きやすくなる。特に画素を拡大して注目度を大きくしたい場合、注目度が高い箇所の画質が劣化することになり、商品価値を大きく低下させることになる。
【０００８】
この充電マージンが小さくなる問題は、高精細、大画面化が進むに伴いより顕著になる。その一つの要因は、高精細化により、信号の選択時間が短くなり書き込み時間の短縮が生じるからである。また、大画面化に伴い配線の付加する容量が大きくなり、時定数が大きくなることも、充電マージンを小さくし輝度傾斜など表示品質の低下を招く。
【０００９】
高画質、大画面の液晶表示装置は、大半がＴＦＴ液晶表示装置であり、さらに画質を改善するために、液晶容量に印加されている電圧を次の階調電圧の印加時まで保持しておくための目的で、画素容量より大きい蓄積容量が付加されている場合が多い。この蓄積容量もゲート配線の時定数を増加させる大きな要因となっている。
【００１０】
そこで本発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、画素の大きさを変化させて面積の異なる複数の画素を有する場合であっても、表示品質の低下を低減することができる液晶表示装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の液晶表示装置は、画素面積が異なる複数の画素と、各画素において液晶の容量成分と並列接続された蓄積容量と、を備え、第１の画素における画素面積をＳ１、蓄積容量をＣｓｔ１、第２の画素における画素面積をＳ２、蓄積容量をＣｓｔ２、Ｓ１＞Ｓ２としたとき、（Ｃｓｔ１÷Ｓ１）÷（Ｃｓｔ２÷Ｓ２）≧１の関係を満たす。
【００１２】
本発明の他の液晶表示装置は、基板上にマトリクス状に配置され画素を区画する複数の信号線および走査線と、前記各信号線および走査線の交点近傍に配置されたトランジスタと、画素面積が異なる複数の画素と、を備え、第１の画素における画素面積をＳ１、第２の画素における画素面積をＳ２、Ｓ１＞Ｓ２としたとき、前記第２の画素における前記トランジスタは、前記第１の画素における前記トランジスタよりも充電能力が小さい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の液晶表示装置によれば、注目度の低い小さい画素の蓄積容量を面積比に対して小さくすることで、ゲート信号線の時定数が小さくなり、表示品質の低下を低減することができる。
【００１４】
本発明の他の液晶表示装置によれば、注目度の低い小さい画素のトランジスタの充電能力を小さくすることで、ゲート信号線の時定数が小さくなり、表示品質の低下を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１における液晶表示装置１０の画像表示例を示した図である。図２は、本実施の形態における液晶表示装置１０の配線と画素部分を示した模式図である。液晶表示装置１０は、基板上にマトリクス状にソース配線１、ゲート配線２が複数配置され、画素面積が異なる複数の画素を備える。本実施の形態では、大面積画素３と小面積画素４を備える。
【００１６】
次に、図１，２を参照し、以下に本実施の形態における液晶表示装置１０の形状的特徴について説明する。本実施の形態における液晶表示装置１０は、画素面積が異なる複数の画素を備え、周辺部の画素が中央部の画素より縮小している。中央部と周辺部の画素の面積比は一定であり、ある境界部分で画素の大きさが変更される。大面積画素３の画面と小面積画素４の画面の面積比は任意である。本実施の形態では、周辺部の４辺すべてに小面積画素４を設けているが、小面積画素４を設ける部分を１辺にしても２辺、３辺にしても構わない。また、後述する実施の形態２のように、周辺部の画素の面積が連続的に縮小されていてもよい。
【００１７】
このような形状にすることで、例えば通常のデジタルカメラで取られた集合写真を表示する際、中央部の人が拡大された表示になるなど特殊な表示が楽しめる。また、レースやシューティングなどのゲームに使用すれば、通常の方法で撮影された画像をそのまま液晶表示装置１０に出力すると、中央部を詳細に表示しながら周辺部も表示することができるので特殊な表示が楽しめる。
【００１８】
このような表示は、通常の表示装置を用いて、コンピュータの画像処理によって行うこともできる。しかし、コンピュータの画像処理を行う場合、画像処理の計算が複雑になるため、表示の変化が早い場合に画像が遅れたり画質が低下するなどの問題が発生することがある。これに対し本実施の形態の液晶表示装置１０では、通常の画像信号を入力するだけで特殊画像に変化させることができる。
【００１９】
大面積画素３と小面積画素４の面積の比は任意であるが、最大の画素の面積Ｓ１に対する最小の面積Ｓ２の比が、１〜９９％程度が好ましい。１％以下では最小部の表示が判別できず、９９％以上であれば、最小部と最大部との表示の差が認識できない可能性があるためである。面積比は、さらに好ましくは５％〜９０％が良い。最小部の表示を容易に判別でき、最大部と最小部との表示の差も容易に認識できるためである。
【００２０】
次に、図３、図４を参照して、画素の面積と画素内の設計パラメータの関係について説明する。図３は、本実施の形態における液晶表示装置１０の大面積画素３の構成を示した図である。図４は、本実施の形態における液晶表示装置１０の小面積画素４の構成を示した図である。液晶表示装置１０は、各ソース配線１およびゲート配線２の交点近傍に配置されたトランジスタ９ａ，９ｂと、各ソース配線１およびゲート配線２で囲まれた画素５ａ，５ｂの領域に配置され、トランジスタ９ａ，９ｂに接続された画素電極と、画素電極上に配置された液晶（図示せず）と、液晶の容量成分と並列接続された蓄積容量部６ａ，６ｂと、を備える。画素５ａ，５ｂの表示面積は、正確にはカラーフィルターの開口部の面積によって決まるが、概略は、ＴＦＴアレイ基板の電極のうち、ゲート配線２と重なっている部分を除いた部分となる。
【００２１】
次に、ＴＦＴ液晶の画質を制御する基本技術について説明する。ＴＦＴ液晶表示装置は、各画素の液晶部に加える電位をコントロールすることで表示の制御を行う。具体的には、ゲート配線２の電位がＯＮになっているときに、ソース配線１よりチャネルを介して、画素電極に電荷が供給される。トランジスタ９ａ，９ｂの充電能力が十分であれば、画素電極はソース配線１と同電位となり、ゲート配線２の電位がＯＦＦとなったあとも、概略同電位を保持し、所望の画像が得られる。一方、トランジスタ９ａ，９ｂの充電能力が十分でないと、画素電位がソース配線１と同電位になる前にゲート配線２がＯＦＦとなり、充電不足となる。この場合、コントラストの低下やフリッカーなどが起き、表示品位が低下する。
【００２２】
また、画質の高品位化のために、蓄積容量Ｃｓｔが付加される場合が多い。これは、ゲート配線２がＯＦＦになったときの電位変化で画素の電位が変化することを防ぐものである。蓄積容量は液晶容量の数倍〜１０倍程度に通常は設計される。
【００２３】
本実施の形態におけるＴＦＴ液晶表示装置１０では、画素５ａ，５ｂの面積比により、蓄積容量部６ａ，６ｂとトランジスタ９ａ，９ｂの充電能力を制御する。まず、蓄積容量部６ａ，６ｂの制御について説明する。大きい画素５ａの面積をＳ１、蓄積容量をＣｓｔ１、小さい画素５ｂの面積をＳ２、蓄積容量をＣｓｔ２としたときに、（Ｃｓｔ１÷Ｓ１）÷（Ｃｓｔ２÷Ｓ２）≧１の関係を満たすように、蓄積容量部６ａ，６ｂを設定する。
【００２４】
上述したように、画素の面積が大きくなると、ほぼ比例して液晶容量が大きくなり、蓄積容量も大きくする必要がある。これに伴い、ゲート配線２の付加容量が増大し、ゲート配線２の時定数が高くなる。ゲート配線２の時定数が高くなると、信号遅延が発生し、画面の輝度傾斜が高くなるという問題が生じる。
【００２５】
この問題を解決するために、本実施の形態では、小さい画素５ｂに付加する蓄積容量を小さくする。蓄積容量と画素面積の比は、Ａ＝（Ｃｓｔ１÷Ｓ１）÷（Ｃｓｔ２÷Ｓ２）としたときに、Ａ≧１となるように蓄積容量部６ａ，６ｂを調節する。さらに好ましくは、Ａ＞１を満たすように調節する。
【００２６】
以上のように、注目度の低い小面積画素４の蓄積容量をできるだけ小さくして、ゲート配線２の時定数を低下させることで、小面積画素４の蓄積容量は減少するが、信号遅延を低減することができ、液晶表示装置１０全体としては画質の向上に繋がる。蓄積容量の下限については特に制限はないが、好ましくは画素容量より大きい方がよい。
【００２７】
次に、トランジスタ９ａ，９ｂの充電能力を小さくする制御について説明する。大きい画素５ａの面積をＳ１、チャネル幅７ａをＷ１、チャネル長８ａをＬ１、小さい画素５ｂの面積をＳ２、チャネル幅７ｂをＷ２、チャネル長８ｂをＬ２としたときに、（Ｗ１÷Ｓ１）÷（Ｗ２÷Ｓ２）≧１の関係を満たすように、チャネル幅７ａ，７ｂを設定する。
【００２８】
これは、トランジスタ９ａ，９ｂの充電能力を小さくすることで、ゲート配線２の時定数を低下させることを目的とする。特に、上述した方法で、画素容量と蓄積容量を低下させた小面積画素４については充電に必要な電荷が小さくなるため、トランジスタ９ｂの能力も小さくすることができる。トランジスタ９ｂの能力を下げる方法としては、トランジスタのチャネル長８ｂを大きくするか、チャネル幅７ｂを小さくする方法が一般的である。チャネル幅７ｂを小さくする方法は、それに伴い規制容量Ｃｇｄの低下にも繋がり効果的であるため、本実施の形態では、トランジスタ９ｂの能力を小さくする方法として、チャネル幅７ｂを小さくする方法を用いる。
【００２９】
ここで、チャネル幅７ａ，７ｂの設定については、Ｂ＝（Ｗ１÷Ｓ１）÷（Ｗ２÷Ｓ２）としたとき、Ｂ≧１となるようにチャネル幅７ａ，７ｂを調整する。更に好ましくは、Ｂ＞１を満たすように調節する。
【００３０】
以上のように、注目度の低い小面積画素４のチャネル幅７ｂを小さくして充電マージンを小さくすることで、ゲート配線２の時定数を低下させることができ、液晶表示装置１０全体としては画質の向上に繋がる。
【００３１】
また、チャネル長８ａ，８ｂについては、写真製版装置の解像度など装置の制約で可能な範囲で小さく設定し、トランジスタ能力を最大にすることが好ましい。このため、大面積画素３と小面積画素４のチャネル長８ａ，８ｂについては概略同じが好ましい（Ｌ１≒Ｌ２）。
【００３２】
以上のように設計されたＴＦＴ液晶表示装置１０は、注目度の高い大面積画素３において最適設計がなされ、かつゲート配線２の時定数を低減することができるため、輝度傾斜が小さくなり表示品位が更に高くなる。
【００３３】
＜実施の形態２＞
図５は、本発明の実施の形態２における液晶表示装置２０の画像表示例を示した図である。図６は、本実施の形態における液晶表示装置２０の配線と画素部分を示した模式図である。液晶表示装置２０は、基板上にマトリクス状にソース配線１、ゲート配線２が複数配置され、画素面積が異なる複数の画素を備える。本実施の形態では、周辺部の画素が中央部より縮小されており、画素の大きさは外側ほど小さくなるように連続している。
【００３４】
図７は、本実施の形態における液晶表示装置２０の大面積画素３の構成を示した図である。図８は、本実施の形態における液晶表示装置２０の小面積画素４の構成を示した図である。本実施の形態においても、大面積画素３と比較して、小面積画素４の蓄積容量とチャネル幅７ｂを低減することにより、ゲート配線２の付加容量低減、時定数の低下が可能になる。蓄積容量部６ａ，６ｂとトランジスタ９ａ，９ｂの充電能力の制御方法は、実施の形態1と同様のため、説明を省略する。
【００３５】
以上より、実施の形態１と同様に、本実施の形態における液晶表示装置２０は、注目度の低い小面積画素４の蓄積容量およびチャネル幅７ｂを低減することで、ゲート配線２の時定数を低下させることができ、液晶表示装置２０全体としては画質の向上に繋がる。また、チャネル長８ａ，８ｂを概略同じにすることで、大面積画素３において最適設計がなされ、かつゲート配線２の時定数を低減することができるため、輝度傾斜が小さくなり表示品位が更に高くなる。
【００３６】
上述した実施の形態１，２では、いずれも中央部と比較して周辺部の画素が小さくなっているが、周辺部の一部の画素のみを大きくした場合でも、本発明の蓄積容量部６ａ，６ｂとトランジスタ９ａ，９ｂの充電能力の制御方法を適用することにより、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態１における液晶表示装置の画像表示例を示した図である。
【図２】本発明の実施の形態１における液晶表示装置の配線と画素部分を示した模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１における液晶表示装置の大面積画素の構成を示した図である。
【図４】本発明の実施の形態１における液晶表示装置の小面積画素の構成を示した図である。
【図５】本発明の実施の形態２における液晶表示装置の画像表示例を示した図である。
【図６】本発明の実施の形態２における液晶表示装置の配線と画素部分を示した模式図である。
【図７】本発明の実施の形態２における液晶表示装置の大面積画素の構成を示した図である。
【図８】本発明の実施の形態２における液晶表示装置の小面積画素の構成を示した図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  ソース配線、２  ゲート配線、３  大面積画素、４  小面積画素、５ａ，５ｂ  画素、６ａ，６ｂ  蓄積容量部、７ａ，７ｂ  チャネル幅、８ａ，８ｂ  チャネル長さ、９ａ，９ｂ  トランジスタ、１０，２０  液晶表示装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010039242.tif 000009
【図８】
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